DEP0000574MA

DEP0000574MA - Process for making viscose from pine pulp

Info

Publication number: DEP0000574MA
Authority: DE
Inventors: Richard Eugen Dr. Mölln Dörr; Robert Dr. Mölln Kroupa; Otto Dr. Hamburg Moldenhauer
Original assignee: Phrix-Werke AG, Hamburg
Publication date: 1951-03-15

Description

Bei der Herstellung von Viskose wird Zellstoff mit Alkalilauge getränkt und im allgemeinen nach einer sogenannten Vorreife, d.h. nach einer längeren Lagerung der Alkalicellulose an der Luft bei erhöhter Temperatur durch Einwirken von Schwefelkohlenstoff in Cellulosexanthogenat übergeführt. Die Vorreife kann auch durch Einwirken von Oxydationsmitteln, welche der Alkalicellulose schon bei der Herstellung zugegeben werden können, bewerkstelligt werden. Eine nicht vorgereifte Alkalicellulose ergibt Xanthogenate, welche sich verhältnismässig schwer lösen und Viskosen von ungewöhnlich hoher Viskosität liefern, die sich praktisch nicht verspinnen lassen.In the production of viscose, cellulose is soaked with alkali and generally after a so-called pre-ripening, i.e. after prolonged storage of the alkali cellulose in the air at elevated temperature, it is converted into cellulose xanthate by the action of carbon disulfide. Pre-ripening can also be achieved through the action of oxidizing agents, which can be added to the alkali cellulose during manufacture. An alkali cellulose that has not ripened before it gives rise to xanthates which are relatively difficult to dissolve and which give viscose of unusually high viscosity which practically cannot be spun.

Versucht man dieses bekannte Verfahren auf die Herstellung von Viskosen auf Kiefernzellstoff zu übertragen, welcher nach dem Sulfatverfahren gewonnen ist, so zeigt sich überraschenderweise, dass eine Viskosierung nur unvollkommen gelingt. Zwar setzt sich der in Alkalicellulose übergeführte und vorgereifte Zellstoff wie gewöhnlich mit Schwefelkohlenstoff um, das Lösen des gewonnenen Xanthogenats macht jedoch ungewöhnliche Schwierigkeiten. Trotz gründlichster Vermischung des Xanthogenats mit der Löselauge ergeben sich in der fertigen Viskose viele ungelöste Teile, die Viskose zeigt Faserbruchstücke und nur unvollständig gelöste, stark gequollene Fasern.If one tries to transfer this known process to the production of viscose on pine pulp, which is obtained by the sulfate process, it surprisingly turns out that viscose is only imperfectly successful. Although the pre-ripened cellulose converted into alkali cellulose reacts with carbon disulfide as usual, the dissolving of the xanthate obtained causes unusual difficulties. Despite the most thorough mixing of the xanthate with the dissolving solution, the finished viscose contains many undissolved parts, the viscose shows fiber fragments and only incompletely dissolved, strongly swollen fibers.

Eine solche Viskose lässt sich praktisch nicht filtrieren, da die Filter nach kurzer Zeit verstopfen. Es hat sich daher in Fachkreisen die Meinung eingebürgert, dass ein nach dem Sulfatverfahren gewonnener Kiefernzellstoff zur Viskoseherstellung nicht ge- eignet ist.Such viscose can practically not be filtered because the filters clog after a short time. The opinion has therefore become established among experts that pine pulp obtained using the sulphate process is not suitable for making viscose. is suitable.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass eine glatte Überführung von nach dem Sulfatverfahren gewonnenem Kiefernzellstoff in Viskose dann gelingt, wenn der Polymerisationsgrad des Zellstoffs vor der Einwirkung der Alkalilauge auf einen Betrag herabgesetzt wird, der, nach den üblichen Methoden bestimmt, unter etwa 610 liegt. Eigentümlicherweise lässt sich der gleiche Erfolg durch eine Verlängerung der Vorreife der fertigen Alkalicellulose, ein Verfahren, welches bekanntlich ebenfalls eine Verminderung des Polymerisationsgrades herbeiführt, nicht erzielen. Während ein entsprechend vorbehandelter Zellstoff mit vermindertem Polymerisationsgrad vorzügliche, gleichmässige Viskosen liefert, welche den aus anderen Zellstoffen, z.B. Sulfitzellstoffen, gewonnenen Erzeugnissen in keiner Weise nachstehen, liefern Kiefernzellstoffe von höherem Polymerisationsgrad, auch bei stark verlängerter Vorreife, keine gleichmässigen, gut verspinnbaren Viskosen, obwohl die Viskosität dieser Lösungen bei entsprechender Durchführung der Vorreife durchaus innerhalb der üblichen Grenzen liegen kann.It has now surprisingly been found that a smooth conversion of pine pulp obtained by the sulphate process into viscose is possible if the degree of polymerization of the pulp is reduced to an amount below about 610 before the action of the alkali lye, determined by the usual methods. Strangely, the same success cannot be achieved by extending the pre-maturity of the finished alkali cellulose, a process which, as is well known, also brings about a reduction in the degree of polymerization. While a correspondingly pretreated pulp with a reduced degree of polymerisation produces excellent, uniform viscoses which are in no way inferior to the products obtained from other pulps, e.g. sulphite pulps, pine pulps with a higher degree of polymerisation do not produce even, easily spinnable viscoses, even if the pre-ripeness is much longer the viscosity of these solutions can well be within the usual limits if the pre-ripening is carried out appropriately.

Die Herabsetzung des Polymerisationsgrades des nach dem Sulfatverfahren gewonnenen Kiefernzellstoffs erfolgt nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung am einfachsten durch eine Oxydationsbehandlung, insbesondere durch Einwirkung von Chlor in alkalischer Lösung. Diese Arbeitsweise hat sich besonders deswegen als günstig erwiesen, weil der Zellstoff an sich vor seiner Verarbeitung auf Viskose einer Bleiche unterworfen werden muss, die meist mit Alkalihypochloritlösungen vor sich geht. Erfindungsgemäss genügt jedoch keine einfache Bleiche, vielmehr muss diese so geführt werden, dass dabei gleichzeitig die gewünschte Verminderung des Polymerisationsgrades eintritt, wobei aus wirtschaftlichen Gründen darauf zu achten ist, dass möglichst geringe Anteile des Zellstoffs zu Hemicellulose oder gar völlig löslichen Verbindungen abgebaut werden, welche die Ausbeute vermindern und unter Umständen die Festigkeit der aus der Viskose hergestellten Fasern schädigen.According to a preferred embodiment of the invention, the reduction in the degree of polymerisation of the pine pulp obtained by the sulphate process is carried out most simply by an oxidation treatment, in particular by the action of chlorine in an alkaline solution. This procedure has proven to be particularly favorable because the pulp itself has to be bleached before being processed on viscose, which is usually done with alkali hypochlorite solutions. According to the invention, however, simple bleaching is not sufficient; rather, this must be carried out in such a way that the desired reduction in the degree of polymerization occurs at the same time, whereby for economic reasons it must be ensured that the smallest possible proportions of the pulp are broken down into hemicellulose or even completely soluble compounds, which reduce the yield and possibly damage the strength of the fibers made from the viscose.

Am günstigsten hat sich die Durchführung der Bleiche in einem 4-Stufen-Verfahren erwiesen, wie es grundsätzlich als Thorne-Bellmer-Verfahren bekannt ist. Hierbei müssen die einzelnen Stufen so lange ausgedehnt bzw. die Behandlungstemperaturen so eingestellt werden, dass der gewünschte Polymerisationsgrad erreicht wird.Carrying out the bleaching in a 4-stage process, as it is basically known as the Thorne-Bellmer process, has proven to be the most favorable. The individual stages must be extended or the treatment temperatures must be set so that the desired degree of polymerization is achieved.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren erläutern:The following examples are intended to explain the process:

Beispiel 1Es wird ein Kiefernsulfatzellstoff verwendet, der nach der Kochung nur kurz mit Chlorwasserstoff gebleicht ist und einen Polymerisationsgrad von etwa 1050 aufweist. 100 kg dieses Zellstoffes, der eine Kupfer-Viskosität von cP 20 besitzt, werden mit 1500 kg 18%iger Natronlauge 60 Min. alkalisiert, anschliessend auf 300 kg abgepresst und zerfasert. Die Alkalicellulose reift man 48 Std. bei 23° und erreicht dann eine Cu-Viskosität von cP = 5. Die vorgereifte Alkalicellulose wird mit 35% CS(sub)2 - bezogen auf Cellulose - sulfidiert und zu einer Viskose von 8% Cellulose und 7% NaOH gelöst. Die Viskose hat eine Viskosität von 40 Sek. und zeigt viele ungelöste Teilchen wie Faserbruchstücke, Quellfasern und undefinierbare Schmutzteilchen. Die Filtrationsfähigkeit dieser Viskose ist sehr schlecht und gibt nach der Methode der Fachgruppe einen KW = 350.Example 1 A pine sulphate pulp is used which is only briefly bleached with hydrogen chloride after boiling and has a degree of polymerisation of about 1050. 100 kg of this pulp, which has a copper viscosity of cP 20, is made alkaline with 1500 kg of 18% sodium hydroxide solution for 60 minutes, then pressed down to 300 kg and defibrated. The alkali cellulose is ripened for 48 hours at 23 ° and then a Cu viscosity of cP = 5 is reached % NaOH dissolved. The viscose has a viscosity of 40 seconds and shows many undissolved particles such as fiber fragments, swelling fibers and indefinable dirt particles. The filtration ability of this viscose is very poor and gives a KW = 350 according to the method of the specialist group.

Beispiel 2Example 2

Ein nach dem Sulfatverfahren hergestellter Kiefernzellstoff wird einer 4-Stunden-Bleiche mit Chlorwasser, Natronlauge und Natriumhypochlorit unterworfen. In der ersten Stufe wird der Stoff in einer Quirlbütte mit Wasser auf eine Stoffdichte von 3-6% gebracht und mit 2 - 2,5% Chlor, auf den trockenen Stoff berechnet, bei Temperaturen von 20 - 25° etwa 45 Min. behandelt. Das Chlor kann am einfachsten in Form von Chlorwasser zugegeben werden, welches etwa 5 g Chlor im Liter enthält. Der p(sub)H-Wert der Lösung wird auf etwa 2- 3 eingestellt.Pine pulp produced using the sulphate process is subjected to 4-hour bleaching with chlorinated water, caustic soda and sodium hypochlorite. In the first stage, the material is brought to a consistency of 3-6% in a whisk with water and treated with 2-2.5% chlorine, calculated on the dry material, at temperatures of 20-25 ° for about 45 minutes. The easiest way to add the chlorine is in the form of chlorinated water which contains about 5 g of chlorine per liter. The p (sub) H value of the solution is adjusted to about 2-3.

Nach dieser Behandlung wird der Stoff mit Chlorwasser abfiltriert und gelangt nach einer Zwischenwäsche mit Wasser in ein Mischgefäss, in welchem er auf eine Stoffdichte von 3 - 7% gebracht wird. In diesem Mischgefäss erfolgt die Einwirkung einer Natronlauge, deren Konzentration 1% NaOH, auf den trockenen Stoff berechnet, beträgt. Die Behandlungsdauer wird auf etwa 1 Stunde bemessen.After this treatment, the material is filtered off with chlorinated water and, after an intermediate wash with water, reaches a mixing vessel in which it is brought to a material density of 3 - 7%. In this mixing vessel there is a sodium hydroxide solution, the concentration of which is 1% NaOH, calculated on the dry substance. The duration of the treatment is measured at around 1 hour.

Der alkalisch behandelte Stoff wird beispielsweise auf einem Zellenfilter von der Natronlauge soweit wie möglich befreit und nach kurzer Wäsche mit Wasser auf eine Stoffdichte von 14 - 18% gebracht. In dieser Form wird der Stoff in einem weiteren Mischgefäss mit einer Natriumhypochloritlösung, die 1 - 1,5% aktives Chlor enthält, etwa 2 1/1 Stunden bei Raumtemperatur behandelt. Statt der Natriumhypochloritlösung kann auch eine Calciumhypochloritlösung benutzt werden, welche dieselbe Konzentration an aktivem Chlor aufweist. Der p(sub)H-Wert der Lösung beträgt etwa 8 - 10.The alkaline treated fabric is freed from the sodium hydroxide solution as far as possible on a cell filter, for example, and after a short wash with water is brought to a consistency of 14-18%. In this form, the substance is treated in another mixing vessel with a sodium hypochlorite solution containing 1 - 1.5% active chlorine for about 2 1/1 hours at room temperature. Instead of the sodium hypochlorite solution, a calcium hypochlorite solution can also be used, which has the same concentration of active chlorine. The p (sub) H value of the solution is about 8-10.

Nach nochmaliger Filtration und Wäsche gelangt der Stoff schliesslich in einen Bleichholländer, in dem er auf eine Stoffdichte von 6% eingestellt wird, und wird hier bei etwa erhöhter Temperatur von etwa 40 - 45° nochmals mit einer Natrium- oder Calciumhypochloritlösung, die 1 - 1,3% aktives Chlor enthält, fertig gebleicht. Die Chlorkonzentrationen sind jedesmal auf den absolut trockenen Stoff bezogen. Die Dauer der Fertigbleiche richtet sich nach dem gewünschten Farbton und dem Polymerisationsgrad. Sie dauert etwa 6 - 8 Stunden und soll so geführt werden, dass der Polymerisationsgrad des fertigbehandelten Stoffes bei etwa 600 liegt.After another filtration and washing, the fabric finally arrives in a bleaching dutchman, in which it is adjusted to a fabric density of 6%, and is here again at a temperature of around 40 - 45 ° with a sodium or calcium hypochlorite solution, which is 1 - 1 , Contains 3% active chlorine, ready-bleached. The chlorine concentrations are always based on the absolutely dry substance. The duration of the pre-bleaching depends on the desired shade and the degree of polymerisation. It takes about 6 - 8 hours and should be carried out in such a way that the degree of polymerisation of the finished fabric is around 600.

Der so behandelte Stoff wird dann, wie üblich, gewaschen, abgesäuert und fertiggewaschen.The fabric treated in this way is then washed, acidified and finished washing as usual.

100 kg eines derart vorbehandelten Kiefernsulfatzellstoffes, der eine Kupferviskosität von cP 10,5 aufweist, werden, wie nach Beispiel 1, mit 1500 kg 18%iger Natronlauge 10 Min. alkalisiert, anschliessend auf 300 kg abgepresst und zerfasert. Die Vorreife der Alkalicellulose wird auf 18 Std. verkürzt, wodurch man wieder zu einer Alkalicellulose von cP = 5 gelangt. Die weitere Verarbeitung ist wie in Beispiel 1. Die resultierende Viskose ist faserfrei und klar. Der KW wird mit 45 ermittelt.100 kg of a pine sulphate pulp pretreated in this way and having a copper viscosity of cP 10.5 are, as in Example 1, alkalized with 1500 kg of 18% sodium hydroxide solution for 10 minutes, then pressed down to 300 kg and fiberized. The pre-ripening of the alkali cellulose is shortened to 18 hours, which leads to an alkali cellulose of cP = 5 again. The further processing is as in Example 1. The resulting viscose is fiber-free and clear. KW is determined to be 45.

Die textilen Daten der aus dieser Viskose erhaltenen Fäden unterscheiden sich in keiner Weise von den Daten einer aus Kunstseiden-Sulfitzellstoff in gleicher Weise hergestellten Kunstfaser.The textile data of the threads obtained from this viscose do not differ in any way from the data of a synthetic fiber produced in the same way from rayon-sulfite pulp.

Claims

1) A method for producing viscose from pine pulp produced by the sulphate process, characterized in that the pulp is brought to a degree of polymerization below about 610 before it is alkalized.

2) Method according to claim 1), characterized in that the degree of polymerization of the pulp is reduced by treatment with alkali hypochlorite solutions.